JPS61131446A - Formation of resist pattern - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は半導体装置等の製造に用いられるサブミクロ
ンオーダの微細なレジストパターンを形成する方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of forming a fine resist pattern on the submicron order used in manufacturing semiconductor devices and the like.
（従来の技術）
近年、半導体装置等の高集積化の要求が益々高まってき
ており、これに伴ない、微細パターンの形成に関する技
術的要請も益々厳しいものとなってきている。かかる要
請に答える微細加工技術として、電子線、Ｘ線及び短波
長紫外線等の電子放射線により、レジストパターンを形
成し、然る後、イオン、プラズマ等を用いたドライエツ
チングによって、レジストパターンを精度良く基板等の
下地層に転写する方法が必要とされている。(Prior Art) In recent years, demands for higher integration of semiconductor devices and the like have been increasing, and along with this, technical demands regarding the formation of fine patterns have also become increasingly strict. As a microfabrication technology that meets these demands, a resist pattern is formed using electron radiation such as electron beams, X-rays, and short-wavelength ultraviolet rays, and then the resist pattern is precisely formed by dry etching using ions, plasma, etc. There is a need for a method for transferring to an underlying layer such as a substrate.
ところで、このような微細加工に用いるレジストの特性
として、当然に嵩解像度、高感度及び高ドライエツチン
グ耐性が要求されている。しかしながら、大規模集積回
路（ＬＳＩ）等の場合には、基板を始めとするウェハの
表面は凹凸面である場合が多い、このような凹凸のある
面上でのレジスト層のパターニングは、これら凹凸によ
る反射の影響を受けるため、パターン寸法が変化を受は
易く、レジストパターンを設計通りの寸法に納めること
が困難であった。By the way, the characteristics of the resist used in such microfabrication are naturally required to have bulk resolution, high sensitivity, and high dry etching resistance. However, in the case of large-scale integrated circuits (LSI), etc., the surfaces of wafers including substrates are often uneven, and patterning of a resist layer on such an uneven surface is difficult to avoid. Due to the influence of reflection caused by the resist pattern, the pattern dimensions are easily subject to change, making it difficult to keep the resist pattern within the designed dimensions.
−まだ、電子線露光の場合には、下地層側からの電子の
バックスキャタリングの影響を受は易いと共に、近接効
果の影響を受は易く、これがため、 ゛パターンに劣化
をきたし、奇麗で、シャープなレジストパターンが選ら
れないという欠点があった。- In the case of electron beam exposure, it is still susceptible to the effects of backscattering of electrons from the underlayer side, as well as the proximity effect. However, the drawback was that a sharp resist pattern could not be selected.
これらのパターンの劣化を防止するため、多層レジスト
を用いるＰＧＭ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｃｏｎｆｏｒｍａ
ｂｌｅ Ｍａｓｋｉｎｇ）方式が提案された（文献：
Ｊ、Ｖａｃ、Ｔｅｃｈｎｏｌ。In order to prevent deterioration of these patterns, PGM (Portable Conforma) using multilayer resist is used.
ble Masking) method was proposed (Reference:
J, Vac, Technol.
１Ｂ［８１，（Ｎｏｖ、／Ｄｅｃ、１９７９） ９．１
Ｂ８９〜ｐ、１８７１） 。1B[81, (Nov,/Dec, 1979) 9.1
B89-p, 1871).
この方式は簡便であると共に、微細パターンの形成に有
利である。そこで使用されているレジストは下層にポリ
メチルメタクリレートを用い、上層にＡｚ −１３５０
（Ｓｈｊｐｌｅｐ社製の商品名）等を用いた多層構造の
フォトレジスト層である。This method is simple and advantageous for forming fine patterns. The resist used there uses polymethyl methacrylate for the lower layer and Az-1350 for the upper layer.
(trade name manufactured by Shjplep), etc., is a multilayered photoresist layer.
（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
このレジストで７スペクトレシオの高いパターンを作っ
たとしても、下層のポリメチルメタクリレートは耐エツ
チング性が劣るため、このレジストパターンを用いてド
ライエツチングを□行うと、パターン自体の形がくずれ
、結局は転写パターンとして奇麗で、シャープなパター
ンが得られないという欠点があった。(Problem to be solved by this invention) However,
Even if a pattern with a high spectral ratio of 7 is made using this resist, the underlying polymethyl methacrylate layer has poor etching resistance, so if dry etching is performed using this resist pattern, the shape of the pattern itself will be distorted, and eventually There was a drawback that a beautiful and sharp pattern could not be obtained as a transfer pattern.
この発明の目的はＰＣＩ方式によるパターニングにおい
て、高解像度で、アスペクトレシオの高いパターンでし
かもドライエツチング耐性の優れたレジストパターンを
形成する方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for forming a resist pattern with high resolution, high aspect ratio, and excellent dry etching resistance in patterning using the PCI method.
（問題点を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明によれば、
下地層上に短波長に感度をもつジアジド基とノボラック
樹脂とを含む感光材を塗布してレジスト層の下層を形成
する工程と、
この下層上にノボラックナフトキノンジアジドスルフォ
ン酸エステルを塗布してレジスト層の上層を形成する工
程と、
この上層に遠紫外線を選択的に照射する工程と。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the present invention, a photosensitive material containing a diazide group sensitive to short wavelengths and a novolac resin is coated on the underlayer to form a resist layer. a step of forming a lower layer; a step of coating novolac naphthoquinone diazide sulfonic acid ester on this lower layer to form an upper layer of a resist layer; and a step of selectively irradiating this upper layer with deep ultraviolet rays.
この上層を有機溶媒で現像しパターニングする工程と、
この上層及び下層の露出面の全面に遠紫外線を照射する
工程と、
露出したこの下層を現像する工程と
を具えることを特徴とする。It is characterized by comprising a step of developing and patterning this upper layer with an organic solvent, a step of irradiating the entire exposed surface of this upper layer and a lower layer with far ultraviolet rays, and a step of developing this exposed lower layer.
（作用）
このように、この発明ではレジスト層の上層をノボラッ
クナフトキノンジアジドスルフォン酸エステル（以下、
単にＬＭＲと称する）で形成し、下層を短波長に感度を
もつジ°アジド基とノボラック樹脂とを含む感光材で形
成しているので、高解像度で７スペクトレシオが高く、
しかも、耐ドライエツチング性の高いレジストパターン
を形成することが出来、従って、下地層に奇麗でシャー
プな転写パターンを形成することが出来る。(Function) In this way, in this invention, the upper layer of the resist layer is formed of novolak naphthoquinone diazide sulfonic acid ester (hereinafter referred to as
The lower layer is made of a photosensitive material containing a diazide group that is sensitive to short wavelengths and a novolac resin, so it has high resolution and a high 7 spectral ratio.
Furthermore, a resist pattern with high dry etching resistance can be formed, and therefore a beautiful and sharp transfer pattern can be formed on the underlayer.
このようなレジストパターンが得られる理由は、 ＬＭ
Ｒが遠紫外線に対し解像度が高いこと、 ＬＭＲの展開
溶媒及び現像溶媒が前述の感光材を侵さないこと、ＬＭ
Ｒが遠紫外領域で吸収が非常に大きいこと（例えば、２
５０ｎ層で１２終鳳）及びこの感光材が２５０ｎｍ付近
で光の透過が比較的良く、高感度であることに起因する
ものと考えられる。The reason why such a resist pattern is obtained is that LM
R has high resolution against far ultraviolet rays, LMR developing solvent and developing solvent do not attack the above-mentioned photosensitive material, and LM
R has very large absorption in the far ultraviolet region (for example, 2
This is thought to be due to the fact that this photosensitive material has relatively good light transmission in the vicinity of 250 nm and is highly sensitive.
（実施例）
以下１図面を参照してこの発明の一実施例につき説明す
る。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to one drawing.
第１図（＾）〜（Ｅ）はこの発明のレジストパターン形
成方法の一例を説明するための工程図゛であり、各図は
この工程の主要段階でのウェハの状態を路線的に断面図
で示したものである。従って、これらの各構成成分の形
状、寸法及び配置関係はこの発明が理解出来る程度に概
略的に示しであるにすぎない。Figures 1 (^) to (E) are process diagrams for explaining an example of the resist pattern forming method of the present invention, and each figure is a cross-sectional view of the state of the wafer at the main stages of this process. This is shown in . Therefore, the shapes, dimensions, and arrangement relationships of these constituent components are merely shown schematically to the extent that the present invention can be understood.
下地層ｉを例えばＳｉ基板とし、この表面上の一部分に
は適当な層２例えば０．８路−の厚さのＳｉ０層が形成
されていて表面に段差が形成されているとする。当然の
ことであるが、この下地層ｌの表面は平担面であっても
良い、そしてこの基板の表面上にレジスト層の一部分を
構成する下Ｍ３を塗布して形成し、第１図（＾）に示す
ようなウェハを得る。この場合、下層３の材料として、
短波長に感度をもつジアジド基とノボラック樹脂とを含
む感光材を用い、これを１．５７ｚｓ程度の厚みにスピ
ンコーティングして形成する。ここで短波長とは、この
場合には２８０ａｍ程度よりも短い波長とする。また、
この感光材としては１例えば５ｈｉｐｌｅｙ社製のＡＺ
−２４００（商品名）を用いるのが好適である。然る後
、約８０℃の温度で約２０分間このウェハのベーキング
を行う。Assume that the base layer i is, for example, a Si substrate, and a suitable layer 2, for example, a Si0 layer with a thickness of 0.8 mm, is formed on a portion of the surface, and a step is formed on the surface. As a matter of course, the surface of this base layer l may be a flat surface, and a lower layer M3 constituting a part of the resist layer is formed by coating on the surface of this substrate, as shown in FIG. Obtain a wafer as shown in ^). In this case, as the material for the lower layer 3,
A photosensitive material containing a diazide group sensitive to short wavelengths and a novolak resin is used, and this is spin-coated to a thickness of about 1.57 zs. Here, the short wavelength is defined as a wavelength shorter than about 280 am in this case. Also,
Examples of this photosensitive material include 1, for example, AZ manufactured by Hipley Co., Ltd.
-2400 (trade name) is preferably used. Thereafter, the wafer is baked at a temperature of about 80° C. for about 20 minutes.
次に、レジスト層の一部分を構成する上層４をこの下層
３の上側に塗布して形成して、レジスト層５を得、第１
図（Ｂ）に示すようなウェハを得る。この場合、この上
層４の材料としてノボラックのナフトキノンジアジドス
ルフォン酸エステル（ＩＪＲ）！用い、このｌ、ＭＲを
モノクロルベンゼンに溶解させて下層３上に０．５ル■
程度の厚さにスピンコーティングする。そして、このウ
ェハを約８０℃の温度で約２０分間ベーキングする。Next, an upper layer 4 constituting a part of the resist layer is applied and formed on the upper side of this lower layer 3 to obtain a resist layer 5.
A wafer as shown in Figure (B) is obtained. In this case, the material for the upper layer 4 is novolac naphthoquinonediazide sulfonic acid ester (IJR)! Dissolve this l, MR in monochlorobenzene and apply 0.5 l on the lower layer 3.
Spin coat to a certain thickness. This wafer is then baked at a temperature of about 80° C. for about 20 minutes.
次に、このＬＮＲの上層４ （ＬＭＲ層ともいう）に、
パターン溝を形成する対応箇所に不透過部８ａを有し残
りの部分を透過ｍｏｂとしたフォトマスク６を、密着さ
せ、然る後、例えば２００ｎ１〜３００ｎ麿程度の遠紫
外線ｕｖを用いて、約５０ｓＪ７＋：ｓ ”のドーズ量
で、この上層４に選択照射を行い、よって、このＬＭＲ
層４にフォトマスクパターンを転写する（第１図（Ｃ）
） 。Next, in the upper layer 4 of this LNR (also called LMR layer),
A photomask 6 with non-transparent parts 8a in the corresponding parts where the pattern grooves are formed and the remaining parts made of transparent mobs is brought into close contact with the photomask 6, and then, using deep ultraviolet rays of about 200 nm to 300 nm, for example, This upper layer 4 is selectively irradiated with a dose of 50sJ7+:s'', so that this LMR
Transfer the photomask pattern to layer 4 (Fig. 1(C)
).
次に、適当な有機溶媒を用いて、このＬＭＲ層４を現像
すると、フォトマスク６の不透過１１８ａの下側の遠紫
外線が当らなかった箇所に溝軸が形成されて下側の下層
３の表面が露出する。ナフトキノンジアジド系の感光剤
を用いる場合１通常はアルカリ現像液（水溶液）を用い
るので、Ｌ）１１層４の現像に有機溶媒を使用し、この
有機溶媒として例えｔ（酢酸エステル系、アルキルケト
ン系、シクロヘキサノン、その他の好適な有機溶剤を用
いることが出来る。Next, when this LMR layer 4 is developed using an appropriate organic solvent, groove axes are formed in the areas below the opaque 118a of the photomask 6 where the deep ultraviolet rays have not hit, and the bottom layer 3 below is formed. The surface is exposed. When using a naphthoquinonediazide-based photosensitizer 1. Since an alkaline developer (aqueous solution) is usually used, an organic solvent is used for developing layer 4. , cyclohexanone, and other suitable organic solvents can be used.
次に、必ずしも必要としないが、平行平板型プラズマエ
ツチング装置によって通常の方法で、このウェハに対し
アッシングを行う、このアッシングの条件は、例えば、
酸素ガス（０２）流量を２０５ＣＣＭとし、パワー密度
をＯ，Ｑ８Ｗ／ｃ■２とし、エチング圧（ガス圧）を５
０Ｐａとして３分間行った。Next, although not necessarily required, this wafer is subjected to ashing in a normal manner using a parallel plate plasma etching apparatus.The conditions for this ashing are, for example:
The oxygen gas (02) flow rate was 205 CCM, the power density was O, Q8W/c■2, and the etching pressure (gas pressure) was 5.
The test was carried out at 0 Pa for 3 minutes.
このようにして得られたウニＩ＼の残存するＬＭＲ層４
及び溝４ａ内で露出した下層３の表面の全面に対し、例
えばＫｒＦエキシマレ−てを用いて、遠紫外線ｕｖの一
括照射を行う（第１図（Ｄ） ） 、この場合にドーズ
量を例えば２００層Ｊ／Ｃ１２程度とし行った。The remaining LMR layer 4 of the sea urchin I\ thus obtained
Then, the entire surface of the lower layer 3 exposed in the groove 4a is irradiated with far ultraviolet rays using, for example, a KrF excimer (FIG. 1(D)). In this case, the dose is, for example, 200. The layer J/C was about 12.
次に、このアルカリ現像液を用いてレジスト層５の現像
を行って、溝４ａに露出した下層３の部分を溶解除去し
、１１３ａを形成゛する（第１図（Ｅ） ） 。Next, the resist layer 5 is developed using this alkaline developer, and the portions of the lower layer 3 exposed in the grooves 4a are dissolved and removed, forming 113a (FIG. 1(E)).
これら溝４ａ及び３ａがレジストパターンのパターン溝
７である。この場合、このアルカリ現像液として１例え
ば５ｈｉｐｌｅｙ社製のＡＺ−２４０１（商品名）と水
とをｌ：４の体積比の割合で混合させた溶液を用い、約
２３℃の温度で３０秒間現像を行った。These grooves 4a and 3a are pattern grooves 7 of the resist pattern. In this case, a solution prepared by mixing 1, for example, AZ-2401 (trade name) manufactured by Hipley Co., Ltd. and water at a volume ratio of 1:4 is used as the alkaline developer, and development is carried out for 30 seconds at a temperature of about 23°C. I did it.
このよにして形成されたレジストパターンを走査型電子
類Ｗｉ鏡で観察したところ、はぼ矩形状の奇麗でかつシ
ャープなレジストパターンが形成されていることが確認
されたと共に、０．５１１−■のラインアンドスペース
が解像されていることも確認された。゛
さらに、このレジストパターンは下地層１の表面の一部
分に形成されたＳｉ０層による段差の影響を受けず、パ
ターン劣化を生じていないことも確認された。When the resist pattern thus formed was observed with a scanning electronics Wi mirror, it was confirmed that a beautiful and sharp resist pattern with a rectangular shape was formed, and 0.511-■ It was also confirmed that lines and spaces were resolved. Furthermore, it was confirmed that this resist pattern was not affected by the step caused by the Si0 layer formed on a portion of the surface of the base layer 1, and no pattern deterioration occurred.
ところで、この下層３として用いた轟Ｚ−２４００゜Ｌ
ＮＲ及び従来用いられていたポリメチルメタクリレート
のそれぞれについて、プラズマ耐性を試験したところ、
次のような結果が得られた。By the way, the Todoroki Z-2400°L used as this lower layer 3
When NR and conventionally used polymethyl methacrylate were tested for plasma resistance,
The following results were obtained.
この試験を、酸素ガス流量を２０！９０ＣＭとし、パワ
′−密度を０．１８１１／ｃｍ′２とし、ガ
ス圧を２０Ｐａとし及びエツチング時間を５分間とした
エツチング条件で行ったところ、ＡＺ−２４００ＪｔＯ
，５＄１１ 、 ＬＭＲｌｔｏ、４棒鵬及びポリメチル
メタクリレートは１．１ ％ｍという勺チング深さの結
果が得られた。この結果から、この発明に使用したレジ
スタ層は耐ドライエツチング性が少なくとも従来よりは
２倍以上向上していることが分った。This test was conducted under the etching conditions of an oxygen gas flow rate of 20!90 CM, a power density of 0.1811/cm'2, a gas pressure of 20 Pa, and an etching time of 5 minutes.
, 5$11, LMR lto, 4-bar dielectric and polymethyl methacrylate resulted in a cutting depth of 1.1% m. From these results, it was found that the dry etching resistance of the resist layer used in the present invention was at least twice as good as that of the conventional resist layer.
尚、上述した実施例はこの発明の一例であっ−て、これ
に限定されるものではないこと明らかである０例えば、
下地層は基板以外の他の層であっても良い。It should be noted that the above-mentioned embodiment is an example of the present invention, and it is clear that the present invention is not limited thereto.For example,
The base layer may be a layer other than the substrate.
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明によるレ
ジストパターン形成方法によれば、レジスト材料として
、その下層に短波長に感度をもつジアジド基とノボラッ
ク樹脂とを含む感光剤を用い、かつ上層に７ボラツクの
ナフトキノンジアジドスルフォン酸エステルを用いてい
るので、高解像度で、アスペクトレシオの高いパターン
でしかもドライエツチング耐性の優れた奇麗でシャープ
なサブミクロンのオーダのレジストパターンを形成する
ことが出来る。(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the resist pattern forming method according to the present invention, a photosensitive agent containing a diazide group and a novolac resin sensitive to short wavelengths is used as a resist material in the lower layer. 7-volac naphthoquinonediazide sulfonic acid ester is used in the upper layer, forming a beautiful and sharp resist pattern on the order of submicron with high resolution and high aspect ratio, and excellent dry etching resistance. I can do it.
従って、この発明のレジストパターン形成方法は超ＬＳ
Ｉ等のような高集積化した半導体装置の製造に使用して
好適である。 。Therefore, the resist pattern forming method of the present invention
It is suitable for use in manufacturing highly integrated semiconductor devices such as I. .
第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明のレジストパターン形
成方法を説明するための工程図である。
ｌ・・・下地層、 ２・・・暦３・・・下層、
３ａ・・・示層の溝４・・・上層、
４ａ”・上層の溝５・・・レジスト層、
６・・・フォトマスク８ａ・・・不透過部、６ｂ・・
・透過部７・・・パターン溝。FIGS. 1A to 1E are process diagrams for explaining the resist pattern forming method of the present invention. l... Base layer, 2... Calendar 3... Lower layer,
3a...Display groove 4...Upper layer,
4a''・upper layer groove 5...resist layer,
6... Photomask 8a... Opaque part, 6b...
- Transparent part 7...pattern groove.
Claims (1)
ク樹脂とを含む感光材を塗布してレジスト層の下層を形
成する工程と、 該下層上にノボラックナフトキノンジアジドスルフォン
酸エステルを塗布してレジスト層の上層を形成する工程
と、 該上層に遠紫外線を選択的に照射する工程と、該上層を
有機溶媒で現像しパターニングする工程と、 該上層及び下層の露出面の全面に遠紫外線を照射する工
程と、 露出した該下層を現像する工程と を具えることを特徴とするレジストパターン形成方法。[Scope of Claims] A step of forming a lower layer of a resist layer by coating a photosensitive material containing a diazide group sensitive to short wavelengths and a novolak resin on the underlayer; a step of selectively irradiating the upper layer with deep ultraviolet rays; a step of developing and patterning the upper layer with an organic solvent; and a step of patterning the upper layer with an organic solvent; A method for forming a resist pattern, comprising the steps of: irradiating the substrate with deep ultraviolet rays; and developing the exposed lower layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59252690A JPS61131446A (en) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | Formation of resist pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59252690A JPS61131446A (en) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | Formation of resist pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131446A true JPS61131446A (en) | 1986-06-19 |
Family
ID=17240883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59252690A Pending JPS61131446A (en) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | Formation of resist pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61131446A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01158451A (en) * | 1987-09-25 | 1989-06-21 | Toray Ind Inc | Production of waterless planographic printing plate |
| US5455145A (en) * | 1988-12-24 | 1995-10-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing double layer resist pattern and double layer resist structure |
-
1984
- 1984-11-29 JP JP59252690A patent/JPS61131446A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01158451A (en) * | 1987-09-25 | 1989-06-21 | Toray Ind Inc | Production of waterless planographic printing plate |
| US5455145A (en) * | 1988-12-24 | 1995-10-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing double layer resist pattern and double layer resist structure |
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